что такое адгезия клеток

Адгезия клеток

При формировании ткани и в ходе её функционирования важную роль играют процессы межклеточной коммуникации — узнавание и адгезия.

Узнавание — специфическое взаимодействие клетки с другой клеткой или внеклеточным матриксом. В результате узнавания неизбежно развиваются следующие процессы: прекращение миграции клеток  адгезия клеток  образование адгезионных и специализированных межклеточных контактов  формирование клеточных ансамблей (морфогенез)  взаимодействие клеток между собой в ансамбле, с клетками других структур и молекулами внеклеточного матрикса.

Адгезия — одновременно и следствие процесса клеточного узнавания, и механизм его реализации — процесс взаимодействия специфических гликопротеинов соприкасающихся плазматических мембран распознавших друг друга клеточных партнёров (рис. 4-4) или специфических гликопротеинов плазматической мембраны и внеклеточного матрикса. Если специальные гликопротеины плазматических мембран взаимодействующих клеток образуют связи, то это и означает, что клетки узнали друг друга. Если специальные гликопротеины плазматических мембран узнавших друг друга клеток остаются в связанном состоянии, то это поддерживает слипание клеток — клеточную адгезию.

Рис. 4-4. Молекулы адгезии в межклеточной коммуникации.Взаимодействие трансмембранных молекул адгезии (кадгерины) обеспечивает узнавание клеточных партнёров и их прикрепление друг к другу (адгезию), что позволяет клеткам-партнёрам формировать щелевые контакты, а также передавать сигналы от клетки к клетке не только при помощи диффундирующих молекул, но и путём взаимодействия встроенных в мембрану лигандов со своими рецепторами в мембране клетки-партнёра. [17]

Адгезия — способность клеток избирательно прикрепляться друг к другу или к компонентам внеклеточного матрикса. Клеточную адгезию реализуют специальные гликопротеины — молекулы адгезии. Исчезновение молекул адгезии из плазматических мембран и разборка адгезионных контактов позволяет клеткам начать миграцию. Узнавание мигрирующими клетками молекул адгезии на поверхности других клеток или во внеклеточном матриксе обеспечивает направленную (адресную) миграцию клеток. Иными словами, в ходе гистогенеза клеточная адгезия контролирует начало, ход и конец миграции клеток и образование клеточных сообществ; адгезия — необходимое условие поддержания тканевой структуры. Прикрепление клеток к компонентам внеклеточного матрикса осуществляют точечные (фокальные) адгезионные контакты, а прикрепление клеток друг к другу — межклеточные контакты.

Дата добавления: 2015-07-07 ; просмотров: 5224 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

АДГЕЗИЯ

Адгезия ( лат. adhaesio прилипание, сцепление) — слипание жидких или твердых тел.

В биологии под адгезионными свойствами клетки понимают комплекс ее характеристик, определяющий способность устанавливать и поддерживать контакты с другими клетками и (или) неживым субстратом. В результате адгезионных взаимодействий происходит образование межклеточного контакта — специализированной структуры, которую можно рассматривать как системообразующий элемент при переходе от клеточного к тканевому уровню организации. Межклеточный контакт представляет собой своеобразную органеллу клетки, состоящую из плазматических мембран и специальных структур контактирующих клеток (см. Клетка, Мембраны биологические). Предполагают, что адгезионные взаимодействия играют чрезвычайно важную роль в таких процессах, как морфогенез ткани, регуляция деления клеток, малигнизация.

Исследования адгезионных взаимодействий были начаты в 1891 году, когда Рингер (S. Ringer) научился получать суспензии клеток, помещая губки в бескальциевый раствор. В 1908 году Уилсон (W. J. Wilson) обнаружил явление реагрегации суспензии клеток губок с образованием жизнеспособного организма. Явление реагрегации было установлено и для эмбриональных тканей многих видов животных. При этом было показано, что в процессе реагрегации у губок происходит видоспецифическая, а у высших животных — тканеспецифическая сортировка клеток. Это явление получило название избирательной адгезии. Адгезия клеток с субстратом в значительной степени зависит от его физико-хим. свойств. Клетки в культуре размножаются только до тех пор, пока не сформируют сплошной монослой (контактное торможение размножения). Были выделены различные видо- и тканеспецифические факторы агрегации клеточных культур, которые представляют собой сложноорганизованные макромолекулы гликопротеидной природы.

При ослаблении способности клеток к установлению межклеточных контактов резко падает устойчивость клеток эпителия к действию повреждающих агентов. Сила сцепления клеток существенно изменяется под действием гормонов. Показано, например, что при стрессе у крыс происходит уменьшение силы сцепления эпителиоцитов. Это явление объясняют зависимостью адгезионных параметров от уровня глюкокортикоидов в крови. Обнаружено также, что состояние межклеточных контактов влияет на пролиферативную активность клеток.

Наиболее подробно изучены изменения адгезии в ходе опухолевого роста. В 1944 году Коумен (D. R. Goman) обнаружил резкое ослабление (в 5—10 раз) силы сцепления клеток в некоторых опухолях человека. Позднее были установлены изменения адгезионных параметров при химическом и спонтанном канцерогенезе. В тканях-мишенях мышей высокораковых линий адгезионные взаимодействия нарушены с раннего постнатального возраста. Эти и другие аналогичные данные важны для объяснения инвазивности опухолей, способности к метастазированию и некоторых других их свойств.

Величина сил адгезии в тканях взрослых животных может быть уменьшена в результате предварительной обработки ткани бескальциевыми растворами, комплексонами, некоторыми ферментами и так далее. Механизмы адгезии не выяснены окончательно. Известно, что в адгезионных взаимодействиях большую роль играют ионы кальция (другие двухвалентные ионы заменяют их лишь частично). В установлении адгезии большое значение имеет активное движение мембран клеток. В образовании межклеточных контактов принимают участие неспецифические силы Вандер-Ваальса, действующие между мембранами (см. Молекула). Предполагают, что тканеспецифическая адгезия осуществляется с участием макромолекулярного межклеточного цемента. Такой адгезионный фактор, выделенный в эксперименте из бескальциевых экстрактов тканей взрослых животных, может в значительной степени восстанавливать силу сцепления клеток. Его действие тканеспецифично и сопровождается подавлением синтеза ДНК в той же ткани.

Для изучения механизмов адгезии в медико-биологических исследованиях используют несколько групп адгезиометрических методов. Во-первых, это методы, изучающие процессы образования межклеточных контактов в культурах клеток, преимущественно эмбриональных. В этих методах используют, в частности, монослойную культуру клеток на субстрате. Эти методы направлены, в основном, на изучение элементарных механизмов адгезии. С помощью второй группы методов изучают процессы разрушения существующих межклеточных контактов в тканях взрослых животных. Величину адгезионных взаимодействий при этом оценивают по величине силы, необходимой для отделения клеток друг от друга, или по количеству целых клеток, выделенных при дозированном воздействии. В качестве разрушающих воздействий используют механическое, осмотическое, гидродинамическое или гидростатическое воздействия. При этом важно учитывать соотношение сил адгезии и когезии (то есть) прочностных характеристик мембран клеток). Целые клетки могут быть выделены при разрушении тканевого образца, если силы когезии превосходят силы адгезии. Применяют также расчетные методы, в основе которых лежит измерение различных электрических, акустических, механических и других характеристик живых тканей.

Кроме адгезиометрических методов для изучения межклеточных контактов и адгезионных явлений используют различные методы, основанные на определении диффузионных свойств межклеточных контактов и метаболической кооперации клеток.

Библиогр.: Васильев Ю. М. и Маленков А. Г. Клеточная поверхность и реакции клеток, Л., 1968, библиогр.; Конев С. В. и Машуль В. М. Межклеточные контакты, Минск, 1977; Маленков А. Г. и Чуич Г. А. Межклеточные контакты и реакции ткани, М., 1979, библиогр.; Межклеточные взаимодействия, под ред. К. Де Мелло, пер. с англ., М., 1980.

А. Г. Маленков, В. И. Левенталь.

Источник

Клеточная адгезия

В середине прошлого века в биологии возникает огромный интерес к проблеме клеточной адгезии. Как клетки взаимодействуют друг с другом, какие механизмы при этом задействованы? Почему этот вопрос начинает активно интересовать биологов?

В биологию был привнесен чисто технический термин – адгезия, что означает взаимодействие поверхностей. Форма клеток, состояние их взаимодействия и расположение в ткани (например, биопсийный материал, т.е. фрагмент патологической ткани, взятый у пациента) является важнейшим фактором диагноза заболевания. Гистологическое исследование долгое время, да и, пожалуй, до сих пор остается для врачей единственным достоверным способом определения патологии и стадии, на которой она находится. В результате многочисленных исследований было установлено, что клетки могут взаимодействовать друг с другом разнообразно, реализуя многочисленные механизмы. Важно, что эти данные в итоге явились основой важнейшего открытия: межклеточное пространство имеет сложное строение и организацию, и нарушение межклеточных взаимодействий приводит к развития патологического процесса. Оказалось, что клетки строят целые архитектонные сооружения, состоящие из многочисленных молекул белков, полисахаридов, липидов, которые обусловливают их взаимодействие. Их назвали ультраструктурами межклеточных контактов. Они подобно целым конструкциям соединяют клетки в ткани. Однако были найдены и небольшие образования белков между клетками, их назвали адгезивными сайтами, т.е. это места где клетки взаимодействуют опосредовано определенным ансамблям белков. Но самое главное открытие, которое состоялось во второй половине прошлого века – это идентификация макромолекулярной структуры межклеточного пространства, получившей название внеклеточного мактрикса (ВКМ). Ее обнаруживают практически во всех тканях животных, огромное количество исследователей изучают ее пространственную организацию и биологическое действие. Выходят в свет многочисленные работы, монографии, демонстрирующие результаты непосредственной связи между состоянием ВКМ и основными процессами, в которые включены клетки: ВКМ руководит их пролиферацией, дифференцировкой, апоптозом. В основном, исследователи, работающие в данной области изучая состав и строение межклеточного пространства тканей, старались найти участвующие в адгезии клеток новые белки, полисахариды. Наши зарубежные коллеги фактически полностью к началу 21 века открыли и охарактеризовали организацию межклеточного пространства тканей позвоночных животных. Они открыли множество семейств новых, ранее не изученных белков, полисахаридов, выявили гены, отвечающие за их синтез и работу, обнаружили связи, с помощью которых вся сложнейшая система макромолекулярных структур внеклеточного пространства тканей взаимодействует через плазматическую мембрану с другими супрамолекулярными системами клеток, например, цитоскелетом и, наконец, геномом. Еще в 1970 г замечательный исследователь Mina Bissel написала великолепную теоретическую статью, изданную в « J.Theoretical Biology» — How does extracellular matrix effect on gene expression? (Каким образом внеклеточный матрикс влияет на экспрессию генов?) Таких работ было много. Их наличие говорило о том, что исследовательский путь, объясняющий прохождение информационного (регуляторного) сигнала в клетку, был обозначен как возникающий из межклеточного пространства. Все ведущие биологические журналы постоянно печатали статьи по клеточной адгезии. Картина взаимодействия клеток между собой и с естественными подложками с каждым годом все более и более детализировалась. Более того, стало понятно, что при нарушении того или иного механизма клеточной адгезии возникают патологические состояния тканей: так нашли объяснения причины многих заболеваний.

Следует отметить, что все достижения наших коллег были получены исключительно за счет применения определенного методического подхода. Практически всегда для идентификации «новых» молекул адгезии применяли иммунохимический метод, т.е. молекулы адгезии находили с помощью антител к ним. Кроме того, иммунохимический метод позволял изучать локализацию адгезивных молекул в ткани, что было не менее ценно, чем их идентификация.

В нашей стране (еще в СССР) также достаточной активно изучались межклеточные контакты и адгезия. Однако, в основном, этой проблемой занимались биофизики, и поэтому методические подходы исследования отличались от подходов зарубежных коллег. В частности, у нас большой интерес вызывали вязко-упругие свойства отдельных структур межклеточных контактов, в том числе, и зоны «простого соединения», наиболее продолжительные структуры контакта двух соседних клеток, где их плазматические мембраны идут строго параллельно друг другу на расстоянии приблизительно 20нм. В настоящее время считается, что эта самая обширная контактная поверхность представляет собой надмембранные компоненты клеточных поверхностей, и именно в этом пространстве нам удалось обнаружить новую супрамолекулярную структуру в тканях позвоночных животных.

Источник